سنسور چیست؟
سنسور را می توان به عنوان وسیله ای تعریف کرد که کاربرد آن در حس کردن و تشخیص مقادیر الکتریکی ای چون نیرو، فشار، کشش، نور و .. و سپس تبدیل آن به خروجی مطلوبی چون سیگنال الکتریکی به منظور اندازه گیری مقادیر الکتریکی است. در برخی موارد سنسور به تنهایی قادر به تحلیل سیگنال دریافت شده نیست. در این موارد در کنار سنسور یک واحد وضعیت سیگنال نیز مورد استفاده قرار می گیرد تا سطح ولتاژ خروجی سیگنال ها را با توجه به وسیله انتهایی به کاررفته ، در محدوده مورد نظر حفظ کند.
یک حسگر وسیلهای است که تغییرات و رویدادها را در یک محیط فیزیکی شناسایی میکند و یک سیگنال خروجی متناظر فراهم میکند که میتواند اندازهگیری و یا ثبت شود. در اینجا، سیگنال خروجی میتواند هر سیگنال قابلاندازهگیری باشد و عموما یک کمیت الکتریکی است.
سنسورها وسایلی هستند که اندازه گیری تابع ورودی را در یک سیستم انجام میدهند چون تغییرات را در یک کمیت حس میکنند. بهترین نمونه از سنسور، دماسنج جیوهای است. در اینجا مقدار اندازهگیری شده گرما یا دما است. دمای اندازهگیری شده براساس انبساط و انقباض جیوه مایع به یک مقدار قابل خواندن بر روی لوله شیشهای مدرج تبدیل میشود.
مبدل ها وسایلی هستند که در کنار حسگرها کار میکنند. یک سنسور یک رویداد فیزیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند در حالی که یک مبدل سیگنال الکتریکی را به رویداد فیزیکی تبدیل میکند. زمانی که حسگرها در ورودی یک سیستم مورد استفاده قرار میگیرند، مبدل ها برای انجام تابع خروجی در یک سیستم به کار میروند چون آنها یک دستگاه خارجی را کنترل میکنند.
مبدل ها وسایلی هستند که انرژی را به شکلی دیگر تبدیل میکنند. به طور کلی انرژی به شکل یک سیگنال است. Transducer اصطلاحی است که در مجموع برای حسگرها و مبدل ها استفاده میشود.
طبقه بندی سنسور ها
- آکوستیک: موج، طیف و سرعت موج.
- الکتریسیته: جریان، بار، پتانسیل، میدان الکتریکی، گذردهی الکتریکی و رسانایی.
- میدان مغناطیسی: شار مغناطیسی و نفوذپذیری.
- حرارتی: دما، گرمای ویژه و رسانایی گرمایی
- مکانیکی: موقعیت، شتاب، نیرو، فشار، استرس، کرنش، جرم، چگالی، گشتاور، شکل، جهت گیری، زبری، سختی، انطباق، بلورینگی و ساختار.
- نوری: موج، سرعت موج، ضریب شکست، بازتاب پذیری، جذب و تابش.
حسگر active و passive
تمام حسگرها میتوانند براساس توان یا سیگنال مورد نیاز به دو نوع طبقهبندی شوند. آنها سنسورهای Active و سنسورهای passive هستند.
به منظور عملکرد سنسورهای active، به یک منبع خارجی نیاز است. این سیگنال یک سیگنال تحریک نامیده میشود، gauge Strain مثالی از سنسور active است. این یک مقاومت حساس به فشار است و سیگنال الکتریکی خروجی را به تنهایی تولید نمیکند. مقدار نیروی اعمالی را می توان با مرتبط کردن آن با مقاومت شبکه اندازهگیری نمود. مقاومت را می توان با عبور جریان از آن اندازهگیری کرد که جریان به عنوان سیگنال تحریک عمل میکند.
در مقابل، سنسورهای passive ، به طور مستقیم سیگنال الکتریکی خروجی را در پاسخ به محرک ورودی تولید میکنند. تمام توان مورد نیاز یک سنسور passive از اندازهگیریها به دست میآید. ترموکوپل یک حسگر passive هستند.